紫外成像技术在状态检修中的应用分析

王力威+郭玉良+吕广辉+杨玉贵+薛乃良+张政+吕广臣

摘 要：现阶段，紫外成像技术应用逐步广泛，检修管理工作亦成为紫外成像技术运用的主流方面。该技术虽应用效果良好，但实际运用难度较高，为能够进一步解决该问题，本文主要根据实际使用需要对该项技术使用原理技术设备故障检测等相关方面问题进行深度分析，从而为紫外成像技术在检修中科学合理运用提供理论知识方面的相关帮助。

关键词：紫外成像；状态检修；应用

近年来，我国各行业对于紫外成像技术运用水平的逐步提升使之成为现代检修管理的主要辅助手段之一。该技术的运用降低了环境对于维修工作的实际影响，并可根据设备的运行状况准确的找出设备故障问题，是解决检修管理技术性问题的有效途径。因此该技术的运用对于技术人员对细节操作的熟练性要求较高，不仅要及时的掌握技术维修要点及难点，同时提高该技术运用实际适应性，以便于保障其能够在多种不同环境下均能够准确无误的进行检修工作。

一、概述

国民经济的发展推动了我国电网建设规模和水平的不断提升，但同时也对电力系统的安全、稳定和可靠运行提出了越来越高的要求，电气检修维护工作的重要性因此得到了进一步的凸显。我国变电检修体制共经历了事后、定期和状态检修3个发展阶段，目前主要采用状态检修策略。所谓状态检修，就是以安全、效益和环境为基础，对设备状态和风险进行分析和评估，并以此为检修决策提供参考和依据，最终实现电气设备安全、可靠、稳定运行以及检修成本最小化的工作目标，状态检修是现阶段最为先进的电气检修制度。其基本流程包括：搜集信息、评估设备状态和风险、制订检修策略、形成年度检修计划、计划实施和绩效评估。核心步骤是设备状态评估，而状态评估的关键是状态信息的收集，电气设备的运行工况可通过巡视检查和定期试验项目获得，但是，日常巡视和常规测量技术无法满足对设备信息及时、准确的要求，应积极应用一些先进的在线监测技术。关键词：状态检修/紫外成像技术/状态评估/电晕放电经过初期研究的不断积累，紫外成像技术在20世纪80年代正式进入实质性的应用阶段，但最初的应用仅局限于军事领域，直至20世纪末21世纪初才开始由军事过渡到民用，并逐渐在电气设备故障监测领域有了新的用途，应用此项技术能及时、准确地反映设备缺陷，为设备状态的准确评估提供参考和依据。

二、紫外成像技术在设备状态监测领域的应用原理

若带电体的局部电场强度超过某临界值，周围的游离空气就会产生电晕从而放电，是一种局部化的放电现象。受各种主客观因素的影响，高压电力设备更容易出现电晕放电和电弧现象，在这一过程中，空气中的电子反复获取和释放能量，并在释放能量时放出波长 230 ～ 405 nm 的紫外线。其中，240 ～ 280 nm 范围的波长称为太阳盲区，原因是太阳传输来的紫外光在该段的分量极低，通过使用太阳盲滤镜，感光元件感光，经数字电路处理后形成紫外图像，经处理后与可见光影像重叠，最终通过仪器屏幕显示出来。紫外成像仪依据该原理设计制造，并以此发挥出辅助电气设备状态评估的积极作用。

三、紫外成像技术在设备状态监测领域的应用

1.发现设备导体缺陷

导体缺陷的产生主要由以下三个方面构成。首先是外部因素或工艺制造因素所导致的结构尖锐锐角放电，虽电流强度较小，但长此以往，难免对导体结构造成过度疲劳，从而产生导体损伤的情况。其次是表面粗糙及屏蔽措施不当而导致的结构质量问题，使结构强度下降，以此促使导体出现一系列质量结构问题。最后是导体界面高压电偏小问题，该问题的产生于悬浮物体放电及导体间隙的产生有着必然的联系，同时地面的接触不良也易产生导体界面高压电偏小问题。

2.发现设备绝缘缺陷

设备绝缘缺陷问题直接对设备应用安全性产生影响，同时也影响设备应用的实际质量。设备绝缘缺陷与区域环境的问题有着必然的联系。如在过于潮湿的环境下，绝缘子表面出现结构腐蚀，从而导致其产生一定数量的裂纹及破损，若该情况未能及时的得到有效解决，随着裂纹的逐步深入，绝缘子整体结构必然产生开裂等情况。金属异物也是设备绝缘的主要缺陷，该问题的产生直接使绝缘子使用效益大打折扣，使其难以发挥预期的实际效果，继而使绝缘子设备应用稳定性下降。

四、紫外成像技术的观测模式

由于电晕一般在电流的波峰和波谷出现，且电晕放电初期放电不连续，因此观测模式一般常采用以下两种模式。

1.活动模式

该模式采用实时观测的方法，能够显示单一时刻的紫外图像和紫外线光子总量比例参数，使定量和比较分析能够更加顺利地进行。

2.累积模式

对被观测对象观测一段时间，将该时间段内出现的紫外线光子图像叠加、累积显示。该模式能够使放电区域得到清晰的显示，从而更加准确地判定缺陷位置和范围。

五、紫外成像技术的诊断方法

1.图像观察法

依据设备的电晕紫外图像，对异常电晕的严重程度、具体位置、属性以及缺陷等级进行判定。

2.同类比较法

通过横向比较同类设备、相同部位的电晕放电紫外图像或紫外技术来评估目标设备的电晕放电状态。不过，该方法的良好应用需要建立完善的电气设备正常及异常放电的紫外图谱库，从而通过设备图像、数据库图像的对比完成异常电晕严重程度、部位和属性的判断。

六、紫外成像技术所检测缺陷类型的确定及处理方法

经紫外成像手段检测发现的设备电晕放电缺陷应纳入设备状态检修信息管理系统，缺陷的分析和评价应严格按照设备状态评价流程进行。依据缺陷对设备运行产生的具体影响，一般可将其划分为以下种类型。

（1）存在电晕放电异常问题，但仅会加速设备老化，未达到引起事故的程度。此类问题需要进行详细记录，同时对其发展情况进行密切观察。

（2）存在较为严重的电晕放电异常问题，虽然会加速设备老化，但短期内不会引起事故。若存在此类问题，应最大程度缩短检测周期，并利用最近一次的停电检修将问题排除。

（3）存在非常严重的电晕放电问题，影响设备的正常运行并加速设备老化，短期内将导致设备事故。若存在此类问题，应尽快安排停电检修并予以彻底排除。

七、结语

紫外成像技术对于提高检修效果有着重要作用，不仅在维修人员方面可大大提高实际维修安全性，同时在设备检测方面，可切实保障设备检测准确性，使维修人员能够及时的开展相关的维修作业。因此紫外线成像技術的运用从根本上解决了检修难度大及维修效率低下等相关方面问题，是现阶段检修工作开展不可或缺的主要构成，对保障检修效果具有重要意义。

参考文献：

[1] 杨柳.紫外线成像技术在状态检修中的应用[J].工程技术：全文版，2016（11）.